(57)【要約】      （修正有）【課題】アゾール−金属錯化合物をゲート絶縁層として使用される有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。【解決手段】自己組織化ゲート絶縁層を作成する方法は、水性溶液中でパターン化ゲート電極上にアゾール−金属錯化合物が自己形成され且つゲート絶縁層の役割を果たすことを可能とする水性処理法。有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）は上記ゲート絶縁層に使用される上記アゾール−金属錯化合物を含むことから、簡素で迅速かつ容易な様式で低コストにて大量に製造される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板上に配置されたゲート電極と、
上記ゲート電極上に配置されたゲート絶縁層であって、該ゲート絶縁層はアゾール−金属錯化合物を含むゲート絶縁層と、
ソース電極と、
ドレーン電極と、
有機半導体層とを含み、
上記ソース電極、上記ドレーン電極および上記有機半導体層は上記ゲート絶縁層の上方に配置される、有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記アゾール−金属錯化合物は、イミダゾール−金属錯化合物、ベンズイミダゾール−金属錯化合物、ベンゾトリアゾール−金属錯化合物、および、それらの混合物から成る群から選択される、請求項１記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記アゾール−金属錯化合物は２−置換ベンズイミダゾール−金属錯体である、請求項２記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記アゾール−金属錯化合物の金属は前記ゲート電極に含有される金属であり、且つ、上記アゾール−金属錯化合物の上記金属はＣｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｕおよびＡｌから成る群から選択される、請求項１記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記有機薄膜トランジスタは上部接触有機薄膜トランジスタであり、但し、前記有機半導体層は前記ゲート絶縁層の全体を覆い、且つ、前記ソース電極および前記ドレーン電極は上記有機半導体層上に配置される、請求項１記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記有機薄膜トランジスタは底部接触有機薄膜トランジスタであり、但し、前記ソース電極および前記ドレーン電極は前記ゲート絶縁層上に配置され、且つ、前記有機半導体層は上記ソース電極、上記ドレーン電極および上記ゲート絶縁層を覆う、請求項１記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記ゲート絶縁層と前記有機半導体層との間に配置された改質層を更に含む、請求項１記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記改質層は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＮＰ）、ポリフルオレン（ＰＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、および、ポリスチレン（ＰＳ）から成る群から選択された一種から作成される、請求項７記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項９】
前記ゲート電極は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｕおよびＡｌから成る群から選択された一種から作成される、請求項１記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
前記ゲート絶縁層は多層構造を有する、請求項１記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
（Ｓ１）基板を配備する段階と、
（Ｓ２）上記基板上にゲート電極を形成する段階と、
（Ｓ３）アゾール化合物と酸とを含有するアゾール酸性溶液を配備する段階と、
（Ｓ４）上記ゲート電極を自身上に有する上記基板を上記アゾール酸性溶液に浸漬して、上記ゲート電極上にゲート絶縁層を形成する段階と、
（Ｓ５）上記ゲート絶縁層上に有機半導体層、ソース電極およびドレーン電極を形成する段階とを含む、
有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）を作製する方法。
【請求項１２】
前記有機半導体層は前記ゲート絶縁層の全体を覆い、且つ、前記ソース電極および前記ドレーン電極は上記有機半導体層上に形成されることで、上部接触ＯＴＦＴを達成する、請求項１１記載の有機薄膜トランジスタを作製する方法。
【請求項１３】
前記ソース電極および前記ドレーン電極は前記ゲート絶縁層上に形成され、且つ、前記有機半導体層は上記ソース電極、上記ドレーン電極および上記ゲート絶縁層を覆って形成されることで、底部接触ＯＴＦＴを達成する、請求項１１記載の有機薄膜トランジスタを作製する方法。
【請求項１４】
前記段階（Ｓ４）の後に、前記ゲート絶縁層上に改質層を形成する段階（Ｓ４１）を更に含む、請求項１１記載の有機薄膜トランジスタを作製する方法。
【請求項１５】
前記改質層は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＮＰ）、ポリフルオレン（ＰＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、および、ポリスチレン（ＰＳ）から選択された一種から作成される、請求項１４記載の有機薄膜トランジスタを作製する方法。
【請求項１６】
前記段階（Ｓ３）の前記アゾール化合物は、イミダゾール化合物、ベンズイミダゾール化合物、ベンゾトリアゾール化合物、および、それらの混合物から選択される、請求項１１記載の有機薄膜トランジスタを作製する方法。
【請求項１７】
前記アゾール化合物は２−置換ベンズイミダゾールである、請求項１６記載の有機薄膜トランジスタを作製する方法。
【請求項１８】
前記段階（Ｓ３）の前記アゾール酸性溶液のｐＨ値は１〜８である、請求項１１記載の有機薄膜トランジスタを作製する方法。
【請求項１９】
前記段階（Ｓ２）の前記ゲート電極はＣｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｕおよびＡｌから成る群から選択された金属で作成される、請求項１１記載の有機薄膜トランジスタを作製する方法。
【請求項２０】
アゾール−金属錯化合物を含むゲート絶縁層であって、
当該ゲート絶縁層は有機薄膜トランジスタにおいて使用され、
上記アゾール−金属錯化合物の上記金属はゲート電極に含有される金属であり、且つ、
上記アゾール−金属錯化合物の上記金属はＣｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｕおよびＡｌから成る群から選択される、ゲート絶縁層。
【請求項２１】
前記アゾール−金属錯化合物は、イミダゾール−金属錯化合物、ベンズイミダゾール−金属錯化合物、ベンゾトリアゾール−金属錯化合物、および、それらの混合物から成る群から選択される、請求項２０記載のゲート絶縁層。
【請求項２２】
前記アゾール−金属錯化合物は２−置換ベンズイミダゾール−金属錯体である、請求項２１記載のゲート絶縁層。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜トランジスタ、その作製方法、および、それに使用されるゲート絶縁層に関し、より詳細には、アゾール−金属錯化合物を含む有機薄膜トランジスタ、その作製方法、および、それに使用されるゲート絶縁層に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、たとえばセンサ、画像スキャナ、および、電子的ディスプレイ・デバイスなどの最新の電子機器における基本的構成要素である。通常、ディスプレイ・デバイスを製造する上で、コストは研究の進展を左右する重要な要因である。製造者等は、高品質のディスプレイもまた低コストで製造されるべきことを主張している。
【０００３】
有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）は、低い製造コスト、丸め性、および大きな面積の故に好適であると共に、大いに研究者等の注目を集めてきた。ＯＴＦＴはそれらの構造に従い、上部接触ＯＴＦＴおよび底部ＯＴＦＴに分類され得る。図１に示された如く、上部接触ＯＴＦＴは概略的に、基板１０と、該基板１０上に形成されたゲート電極１１と、該ゲート電極１１上に形成されたゲート絶縁層１２と、該ゲート絶縁層１２の全体上に形成されて該層を覆う有機半導体層１３と、該有機半導体層１３上に形成されたソース電極１４およびドレーン電極１５とから構成される。
【０００４】
底部接触ＯＴＦＴが示された図２を参照すると、従来の底部接触ＯＴＦＴは概略的に、基板１０と、該基板１０上に形成されたゲート電極１１と、該ゲート電極１１上に形成されたゲート絶縁層１２と、該ゲート絶縁層１２上に形成されたソース電極１４およびドレーン電極１５と、ソース電極１４、ドレーン電極１５およびゲート絶縁層１２上に形成されてそれらを覆う有機半導体層１３とから構成される。
【０００５】
ＯＴＦＴのゲート絶縁層を形成する従来の方法によれば、通常は被覆プロセスもしくは印刷プロセスが適用される。しかし、これらのプロセスに対する機器のコストは高く、大面積製造に対して適用された場合、得られる被覆薄膜は満足いく均一性を有し得ず、更には、被覆プロセスが適用される場合には、過度のフォトリソグラフィ段階が行われねばならない。また印刷プロセスに対する精密機器の保守コストは大きな負担である。故に、低コストで簡素であると共に環境に優しい方法により作製され得る新規なＯＴＦＴを開発するために多くの努力が為されてきた。
【０００６】
従来のプリント回路基盤製造プロセスにおいておよびチップ・パッケージ化プロセスの半田材料においては、有機系半田付け性保護被膜（ＯＳＰ）被覆中に、イミダゾール、ベンズイミダゾールまたはベンゾトリアゾールの如きアゾール化合物が広く使用されてきた（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５および特許文献６を参照）。ＯＳＰ被覆は、表面取付け技術および混合技術による印刷配線盤アセンブリのための電子的構成要素作製の間における複数の加熱サイクルに対する露出の如き、作製プロセスにおける種々のプロセス段階により引き起こされる銅半田付け性劣化を防止すべく使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，８５８，０７４号
【特許文献２】米国特許第３，２９５，９１７号
【特許文献３】米国特許第３，８９１，４７０号
【特許文献４】米国特許第３，９３３，５３１号
【特許文献５】米国特許第４，３７３，６５６号
【特許文献６】米国特許第５，１７３，１３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、トランジスタの如き電気素子におけるゲート絶縁層の形成に対する斯かるアゾール化合物の適用に関する言及は無い。有機系半田付け性保護被膜（ＯＳＰ）被覆とは異なり、絶縁層は形成するのが更に困難である。絶縁膜の厚み、表面粗度、組成により大きく影響され得るという電気特性は、保護機能の如き物理的特性の代わりに考慮されるべき主要要件である。新たな材料が適用されても、トランジスタの如き電気素子の本来の機能を損なうのであれば、斯かる材料の導入は不首尾となる。故に、絶縁層を形成する技術は、有機系半田付け性保護被膜（ＯＳＰ）被覆を形成する技術よりも困難である。
【０００９】
実際、多くの先行技術が有機系半田付け性保護被膜（ＯＳＰ）被覆の形成におけるアゾール化合物の使用を開示しているが、アゾール化合物による絶縁層の形成を教示する先行技術は無い。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基板と、上記基板上に配置されたゲート電極と、上記ゲート電極上に配置されたゲート絶縁層であって、該ゲート絶縁層はアゾール−金属錯化合物を含むゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレーン電極と、有機半導体層とを含み、上記ソース電極、上記ドレーン電極および上記有機半導体層は上記ゲート絶縁層の上方に配置される有機薄膜トランジスタを提供する。
【００１１】
本発明の有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）は、水性処理法によりゲート電極上に自己組織化され得るゲート絶縁層において使用されるアゾール−金属錯化合物を含むことから、上記ゲート絶縁層は被覆プロセスもしくは印刷プロセスを使用せずに作製され得る。故に本発明の上記ＯＴＦＴは、簡素で迅速かつ容易な様式で低コストにて大量に製造され得る。
【００１２】
本発明の上記有機薄膜トランジスタによれば、上記アゾール−金属錯化合物は、好適には、イミダゾール−金属錯化合物、ベンズイミダゾール−金属錯化合物、ベンゾトリアゾール−金属錯化合物、および、それらの混合物から成る群から選択され、且つ、更に好適には、限定的なものとしてで無く、２−置換ベンズイミダゾール−金属錯体である。
【００１３】
本発明の上記有機薄膜トランジスタによれば、上記アゾール−金属錯化合物の金属は好適には上記ゲート電極に含有される金属であり、且つ、上記アゾール−金属錯化合物の上記金属は好適には、限定的なものとしてで無く、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｕおよびＡｌから成る群から選択される。
【００１４】
本発明の上記有機薄膜トランジスタによれば、該有機薄膜トランジスタは好適には上部接触有機薄膜トランジスタであり、その場合に上記有機半導体層は上記ゲート絶縁層の全体を覆い、且つ、上記ソース電極および上記ドレーン電極は上記有機半導体層上に配置され、あるいは、該有機薄膜トランジスタは好適には、底部接触有機薄膜トランジスタであり、その場合に上記ソース電極および上記ドレーン電極は上記ゲート絶縁層上に配置され、且つ、上記有機半導体層は上記ソース電極、上記ドレーン電極および上記ゲート絶縁層を覆う。
【００１５】
本発明の上記有機薄膜トランジスタは好適には、上記ゲート絶縁層と上記有機半導体層との間に配置された改質層を更に含むことで、上記有機半導体層と上記ゲート絶縁層との間の界面特性を改善する。上記改質層は好適には、限定的なものとしてで無く、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＮＰ）、ポリフルオレン（ＰＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、および、ポリスチレン（ＰＳ）から成る群から選択された一種から作成される。
【００１６】
本発明の上記有機薄膜トランジスタによれば、上記ゲート電極は好適には、限定的なものとしてで無く、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｕおよびＡｌから成る群から選択された一種から作成される。
【００１７】
本発明の上記有機薄膜トランジスタによれば、上記ゲート絶縁層は好適には多層構造を有する。
【００１８】
本発明の上記有機薄膜トランジスタによれば、上記有機半導体層の材料は特に制限されず、此処では、有機半導体層を形成すべく先行技術において使用される任意の材料が使用可能であり、此処では、ペンタセン、フラーレン、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、フェニル−Ｃ61−酪酸−メチルエステル（ＰＣＢＭ）、または、それらの誘導体の如き材料が使用されることで上記有機半導体層が形成され得る。
【００１９】
本発明はまた、（Ｓ１）基板を配備する段階と、（Ｓ２）上記基板上にゲート電極を形成する段階と、（Ｓ３）アゾール化合物と酸とを含有するアゾール酸性溶液を配備する段階と、（Ｓ４）上記ゲート電極を自身上に有する上記基板を上記アゾール酸性溶液に浸漬して、上記ゲート電極上にゲート絶縁層を形成する段階と、（Ｓ５）上記ゲート絶縁層上に有機半導体層、ソース電極およびドレーン電極を形成する段階とを含む、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）を作製する方法も提供する。
【００２０】
本発明の有機薄膜トランジスタを作製する上記方法によれば、上記アゾール−金属錯化合物から成る上記ゲート絶縁層は上記ゲート電極上に自己組織化され得る。自己組織化ゲート絶縁層を作成する上記方法は、被覆プロセスまたは印刷プロセスを使用せずに水性溶液中でパターン化ゲート電極上に上記アゾール−金属錯化合物が自己形成されることを可能とする水性処理法である。この点に関し、本発明の上記方法は絶縁層の作製が簡素な手法で行われるのを可能とすると共に、此処で利用される機器は低コストであり、これは先行技術によっては実現され得ない。
【００２１】
本発明の有機薄膜トランジスタを作製する上記方法によれば、好適には、上記有機半導体層は上記ゲート絶縁層の全体を覆い得ると共に、上記ソース電極および上記ドレーン電極は上記有機半導体層上に形成されることで、上部接触ＯＴＦＴを達成し得る。代替的に、上記ソース電極および上記ドレーン電極は好適に上記ゲート絶縁層上に形成され得ると共に、上記有機半導体層は上記ソース電極、上記ドレーン電極および上記ゲート絶縁層を覆って形成されることで、底部接触ＯＴＦＴを達成し得る。
【００２２】
本発明の有機薄膜トランジスタを作製する上記方法は好適には、上記段階（Ｓ４）の後に、上記ゲート絶縁層上に改質層を形成する段階（Ｓ４１）を更に含み得る。上記改質層は、上記有機半導体層と上記ゲート絶縁層との間の界面特性を改善する。上記改質層は好適には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＮＰ）、ポリフルオレン（ＰＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、および、ポリスチレン（ＰＳ）から選択された一種から作成され得る。
【００２３】
本発明の有機薄膜トランジスタを作製する上記方法によれば、上記段階（Ｓ３）の上記アゾール化合物は好適に、イミダゾール化合物、ベンズイミダゾール化合物、ベンゾトリアゾール化合物、および、それらの混合物から選択され、更に好適には、限定的なものとしてで無く、２−置換ベンズイミダゾールである。
【００２４】
本発明の有機薄膜トランジスタを作製する上記方法によれば、上記段階（Ｓ３）の上記アゾール酸性溶液のｐＨ値は好適には、限定的なものとしてで無く、１〜８である。
【００２５】
本発明の有機薄膜トランジスタを作製する上記方法によれば、上記段階（Ｓ２）の上記ゲート電極は好適には、限定的なものとしてで無く、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｕおよびＡｌから成る群から選択された金属で作成される。
【００２６】
本発明はまた、アゾール−金属錯化合物を含むゲート絶縁層であって、当該ゲート絶縁層は有機薄膜トランジスタにおいて使用され、上記アゾール−金属錯化合物の上記金属はゲート電極に含有される金属であり、且つ、上記アゾール−金属錯化合物の上記金属は、限定的なものとしてで無く、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｕおよびＡｌから成る群から選択される、ゲート絶縁層も提供する。
【００２７】
本発明の上記ゲート絶縁層によれば、上記アゾール−金属錯化合物は好適には、イミダゾール−金属錯化合物、ベンズイミダゾール−金属錯化合物、ベンゾトリアゾール−金属錯化合物、および、それらの混合物から成る群から選択され、更に好適には、限定的なものとしてで無く、２−置換ベンズイミダゾール−金属錯体である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の上記ゲート絶縁層は、ＯＴＦＴのゲート電極上に容易に形成され得るアゾール−金属錯化合物から構成された自己組織化ゲート絶縁層である。該自己組織化ゲート絶縁層を作成する方法は、水性溶液中でパターン化ゲート電極上にアゾール−金属錯化合物が自己形成され且つゲート絶縁層の役割を果たすことを可能とする水性処理法である。故に、高価な機器による（スピンコーティング・プロセス、ジェット印刷プロセスなどの如き）プロセスは何ら必要とされない。何故なら、本発明に従いＯＴＦＴを製造するプロセスは簡素化されていると共に、原料および機器のコストは極めて低いからである。
【００２９】
本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、添付図面と併せた以下の詳細な説明から更に明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の上部接触ＯＴＦＴの概略図である。
【図２】従来の底部接触ＯＴＦＴの概略図である。
【図３】本発明の実施例１の上部接触ＯＴＦＴの概略図である。
【図４】本発明の実施例２の底部接触ＯＴＦＴの概略図である。
【図５】本発明の実施例３のゲート絶縁層と有機半導体層との間に介設された改質層を有する上部接触ＯＴＦＴの概略図である。
【図６】ゲート絶縁層が、第１の自己組織化ベンズイミダゾール−銅錯体層および第２の自己組織化ベンズイミダゾール−銅錯体層という２つの自己組織化ベンズイミダゾール−銅錯体層から構成されるという上部接触ＯＴＦＴの概略図である。
【図７】実施例１の上記ＯＴＦＴのゲート漏れ電流による伝達特性を示す電流−電圧試験結果である。
【図８】実施例１のＯＴＦＴの出力特性を示す電流−電圧試験結果である。
【図９】実施例３の上記ＯＴＦＴのゲート漏れ電流による伝達特性を示す電流−電圧試験結果である。
【図１０】実施例３のＯＴＦＴの出力特性を示す電流−電圧試験結果である。
【図１１】実施例７のＯＴＦＴのゲート漏れ電流による伝達特性を示す電流−電圧試験結果である。
【図１２】実施例７のＯＴＦＴの出力特性を示す電流−電圧試験結果である。
【図１３】実施例８のＯＴＦＴのゲート漏れ電流による伝達特性を示す電流−電圧試験結果である。
【図１４】実施例８のＯＴＦＴの出力特性を示す電流−電圧試験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は例示的様式で記述されて来たが、使用された用語は限定的ではなく説明的であることが意図されることは理解される。上記教示に鑑み、本発明の多くの改変および変更が可能である。故に、添付の各請求項の有効範囲内において、本発明は詳細に記述された以外の様式で実施され得ることは理解される。
【実施例１】
【００３２】
ゲート電極の形成
透明で撓曲可能なＰＥＴ（ポリ（エチレンテレフタレート））プラスチックフィルムが脱イオン（ＤＩ）水により超音波洗浄され、次いで、パターン化マスクによる熱蒸着が施される。熱蒸着の間に使用された条件は以下に列挙される。
圧力：５×１０-6ｔｏｒｒ；
蒸着速度：０．５〜１オングストローム／秒；
薄膜の厚み：５０〜１００ｎｍ
【００３３】
故に熱蒸着の後、上記ＰＥＴ基板上にはゲート電極としてパターン化された銅金属薄膜が形成される。
【００３４】
ゲート絶縁層の形成
２−ヘプチルベンズイミダゾールおよび酢酸を脱イオン（ＤＩ）水に溶解させることでアゾール酸性溶液が調製され、該アゾール酸性溶液のｐＨ値は３に調節され、且つ、２−ヘプチルベンズイミダゾールの濃度は０．１〜５ｗｔ／ｍｌ％である。４０℃の温度にて、上記で調製されたＰＥＴ基板であってパターン化された上記ゲート電極が自身上に形成されたというＰＥＴ基板は、上記アゾール酸性溶液内に１．５分間に亙り浸漬される。故に、パターン化された上記銅ゲート電極上には、自己組織化ベンズイミダゾール−銅錯体（ＳＡＢＣＣ）ゲート絶縁層が自己形成される。此処で、上記ＳＡＢＣＣゲート絶縁層の厚みは、上記浸漬段階を一回以上反復することにより制御され得る。
【００３５】
有機半導体層の形成
本実施例の有機半導体層を形成するための材料として、市販のペンタセン材料が使用される。ペンタセンはシャドー金属マスクを通し、７０℃における熱蒸着により上記ＳＡＢＣＣゲート絶縁層上に析出される。ペンタセンの析出の間に使用された詳細条件は以下に列挙される。
圧力：３×１０-6ｔｏｒｒ；
蒸着速度：０．３オングストローム／秒；
ペンタセン薄膜の厚み：１００ｎｍ
【００３６】
ソース電極およびドレーン電極の形成
熱蒸着法を使用することによりシャドー金属マスクを通してパターン化金（Ａｕ）層が析出されることで、ソース電極およびドレーン電極が画成される。上記熱蒸着処理の条件は以下に列挙される。
圧力：５×１０-6ｔｏｒｒ；
蒸着速度：１オングストローム／秒；
パターン化金（Ａｕ）層の厚み：８０〜１００ｎｍ
【００３７】
上記各段階の完了により、本実施例の上部接触ＯＴＦＴが提供される。
【００３８】
図３を参照すると、本実施例の上部接触ＯＴＦＴの概略図が示される。本実施例の上部接触ＯＴＦＴは、基板２０と、該基板２０上に配置されたゲート電極２１と、該ゲート電極２１上に配置されたゲート絶縁層２２と、該ゲート絶縁層２２上に配置されて該層を覆う有機半導体層２３と、該有機半導体層２３上に配置されたソース電極２４およびドレーン電極２５とを含み、その場合にゲート絶縁層２２は２−ヘプチルベンズイミダゾール−銅錯体で作成される。
【００３９】
本発明は、ＯＴＦＴのゲート電極上に容易に形成され得るアゾール−金属錯化合物で構成される自己組織化ゲート絶縁層を提供する。上記アゾール−金属錯化合物は金属イオン（たとえば、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、ＡｕまたはＡｌなど）およびアゾール陰イオン（たとえば２−ヘプチルベンズイミダゾール、すなわちＢＩＭＨなど）から成り、且つ、上記アゾール−金属錯化合物の金属は上記ゲート電極に含有された金属である。上記自己組織化ゲート絶縁層を作成する方法は、水性溶液中でパターン化ゲート電極上にアゾール−金属錯化合物が自己形成され且つゲート絶縁層の役割を果たすことを可能とする水性処理法である。故に、高価な機器による（スピンコーティング・プロセス、ジェット印刷プロセスなどの如き）プロセスは何ら必要とされない。何故なら、本発明に従いＯＴＦＴを製造するプロセスは簡素化されていると共に、原料および機器のコストは極めて低いからである。
【実施例２】
【００４０】
実施例１と同一の方法および条件を使用し、ＰＥＴ基板上にゲート電極およびＳＡＢＣＣゲート絶縁層を順次的に形成する。次に、上記ＳＡＢＣＣゲート絶縁層上には熱蒸着法によりソース電極およびドレーン電極が形成され、次いで、上記ソース電極、ドレーン電極およびＳＡＢＣＣゲート絶縁層を覆う有機半導体層の形成される。故に、本実施例の底部接触ＯＴＦＴが提供される。
【００４１】
図４を参照すると、基板２０と、ゲート電極２１と、該ゲート電極２１上に形成されたゲート絶縁層２２と、該ゲート絶縁層２２上に形成されたソース電極２４およびドレーン電極２５と、ソース電極２４、ドレーン電極２５およびゲート絶縁層２２上に形成されてそれらを覆う有機半導体層２３とを含む本発明の底部接触ＯＴＦＴが示される。
【実施例３】
【００４２】
図５を参照すると、本実施例においては、ゲート絶縁層２２と有機半導体層２３との間に改質層２６が更に形成されることで有機半導体層２３とゲート絶縁層２２との間の界面特性が改善されることを除き、本実施例の上部接触ＯＴＦＴを提供すべく実施例１に記述されたのと同一の方法が使用される。改質層２６は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＮＰ）、ポリフルオレン（ＰＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、および、ポリスチレン（ＰＳ）から成る群から選択された一種から作成され得る。此処で、上記改質層はポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）で作成される。
【実施例４】
【００４３】
２−ヘプチルベンズイミダゾールの代わりに２−プロピルベンズイミダゾールが使用されることを除き、実施例１に記述されたのと同一の方法で、ＯＴＦＴのゲート絶縁層が調製される。
【実施例５】
【００４４】
２−ヘプチルベンズイミダゾールの代わりに２−ヘプタデシル−４−メチルイミダゾールおよび２−ヘプタデシル−５−メチルベンズイミダゾールの混合物が使用されることを除き、実施例１に記述されたのと同一の方法で、ＯＴＦＴのゲート絶縁層が調製される。
【実施例６】
【００４５】
２−ヘプチルベンズイミダゾールの代わりに２−ヘプチルイミダゾールが使用されることを除き、実施例１に記述されたのと同一の方法で、ＯＴＦＴのゲート絶縁層が調製される。
【実施例７】
【００４６】
ゲート絶縁層が以下に記述された如く形成されることを除き、実施例３に記述されたのと同一の方法で、改質層を有するＯＴＦＴのゲート絶縁層が調製される。
【００４７】
ゲート絶縁層の形成
２−（ナフタレン−２−イルメチル）ベンズイミダゾール、ギ酸、酢酸を脱イオン（ＤＩ）水中に溶解することにより、アゾール酸性溶液が調製される。調製されたアゾール酸性溶液は酸性状態に維持されると共に、アゾール酸性溶液中の２−（ナフタレン−２−イルメチル）ベンズイミダゾールの濃度は約０．１〜５％である。２５℃〜４０℃の温度にて、上記で調製されたガラス基板であって自身上に形成されたパターン化ゲート電極を含むガラス基板は、上記アゾール酸性溶液中に１〜１．５分間に亙り浸漬される。故に、パターン化銅ゲート電極上には自己組織化ベンズイミダゾール−銅錯体（ＳＡＢＣＣ）ゲート絶縁層が自己形成される。
【実施例８】
【００４８】
ゲート電極の形成
透明なガラス基板が脱イオン（ＤＩ）水により超音波洗浄され、ついで、パターン化マスクによる熱蒸着が施される。熱蒸着の間に使用された条件は以下に列挙される。
圧力：５×１０-6ｔｏｒｒ；
蒸着速度：０．５〜１オングストローム／秒；
薄膜の厚み：５０〜１００ｎｍ
【００４９】
故に熱蒸着の後、上記ガラス基板上にはゲート電極としてパターン化された銅金属薄膜が形成される。
【００５０】
２つの自己組織化ベンズイミダゾール−銅錯体（ＳＡＢＣＣ）層から構成されたゲート絶縁層の形成
【００５１】
第１のＳＡＢＣＣ層の形成
２−（ナフタレン−２−イルメチル）ベンズイミダゾール、ギ酸、酢酸を脱イオン（ＤＩ）水中に溶解させることにより、アゾール酸性溶液が調製される。調製されたアゾール酸性溶液は酸性状態に維持されると共に、２−（ナフタレン−２−イルメチル）ベンズイミダゾールの濃度は０．１〜５％である。２５℃〜４０℃の温度にて、上記で調製されたガラス基板であって自身上に形成されたパターン化ゲート電極を含むガラス基板は、上記アゾール酸性溶液中に１〜１．５分間に亙り浸漬される。故に、パターン化銅ゲート電極上には第１のＳＡＢＣＣ層が自己形成される。
【００５２】
第２のＳＡＢＣＣ層の形成
２−ヘプチルベンズイミダゾールおよび酢酸を脱イオン（ＤＩ）水中に溶解させることによりアゾール酸性溶液が調製され、その場合に該アゾール酸性溶液のｐＨ値は３に調節され、且つ、２−ヘプチルベンズイミダゾールの濃度は０．１〜５％である。４０℃の温度にて、上記で調製されたガラス基板であって自身上に形成されたＳＡＢＣＣ１層を含むガラス基板は、上記アゾール酸性溶液中に１〜１．５分間に亙り浸漬される。故に、上記第１のＳＡＢＣＣ層上には第２のＳＡＢＣＣ層が自己形成される。
【００５３】
有機半導体層の形成
本実施例の有機半導体層を形成するための材料として、市販のペンタセン材料が使用される。ペンタセンはシャドー金属マスクを通し、７０℃における熱蒸着により上記各ＳＡＢＣＣゲート絶縁層（すなわち第１のＳＡＢＣＣ層および第２のＳＡＢＣＣ層）上に析出される。ペンタセンの析出の間に使用された詳細条件は以下に列挙される。
圧力：３×１０-6ｔｏｒｒ；
蒸着速度：０．３〜０．５オングストローム／秒；
ペンタセン薄膜の厚み：１００ｎｍ
【００５４】
ソース電極およびドレーン電極の形成
熱蒸着法を使用することによりシャドー金属マスクを通してパターン化金（Ａｕ）層が析出されることで、ソース電極およびドレーン電極が画成される。上記熱蒸着処理の条件は以下に列挙される。
圧力：５×１０-6ｔｏｒｒ；
蒸着速度：１オングストローム／秒；
パターン化金（Ａｕ）層薄膜の厚み：８０〜１００ｎｍ
【００５５】
上記各段階の完了により、本実施例の上部接触ＯＴＦＴが提供される。
【００５６】
図６を参照すると本実施例の上部接触ＯＴＦＴの概略図が示され、その場合にゲート絶縁層２２は、二重層構造を有すると共に、２つのＳＡＢＣＣ層、すなわち第１のＳＡＢＣＣ層２２１および第２のＳＡＢＣＣ層２２２で構成される。
【００５７】
（試験例１）
実施例１から製造された上部接触ＯＴＦＴは、上記ＳＡＢＣＣゲート絶縁層がＯＴＦＴデバイスとして適切なゲート絶縁薄膜であるか否かを評価するために電流−電圧試験に委ねられ、且つ、出力特性および伝達特性を表す結果は図７および図８に夫々示される。デバイス性能を特性記述するパラメータは、ｏｎ／ｏｆｆ電流比（ＩON/OFF）、サブスレッショルド・スィング（Ｓ．Ｓ．）、および、移動度である。
【００５８】
図７および図８を参照すると、出力曲線は、−２０Ｖのドレーン・ソース電圧（ＶDS）において、−８Ｖ刻みで０から−２４Ｖまで変化するゲート・ソース電圧（ＶGS）に対する非常に明確な線形領域および飽和領域から成る典型的なＯＴＦＴ特性を呈することが理解され得る。表１に列挙された如く、移動度、サブスレッショルド・スィング（Ｓ．Ｓ．）および電界効果ｏｎ／ｏｆｆ電流比（ＩON/OFF）は図７における伝達曲線から夫々、０．０８ｃｍ2／ｖｓ、４．４Ｖ／ｄｅｃａｄｅ、および、４×１０3と決定される。
【００５９】
【表１】
2010219530.tif 000002
【００６０】
（試験例２）
実施例３から製造されたＰＶＡの改質層を有する上部接触ＯＴＦＴは、その電気特性を評価するために電流−電圧試験に委ねられ、且つ、結果は図９および図１０、および、表２に示される。
【００６１】
試験結果から明らかである如く、図９および図１０に示された出力曲線からは典型的なＯＴＦＴ特性が表される。移動度、サブスレッショルド・スィング（Ｓ．Ｓ．）および電界効果ｏｎ／ｏｆｆ電流比（ＩON/OFF）は夫々、０．１３ｃｍ2／ｖｓ、１．４９Ｖ／ｄｅｃａｄｅ、および、１０3と決定される。
【００６２】
【表２】
2010219530.tif 000003
【００６３】
（試験例３）
実施例７から製造された上部接触ＯＴＦＴは電流−電圧試験に委ねられ、且つ、出力特性および伝達特性を表す結果は夫々図１１および図１２に示される。
【００６４】
試験結果から明らかである如く、図１１および図１２および表３に示された出力曲線からは典型的なＯＴＦＴ特性が表される。移動度、サブスレッショルド・スィング（Ｓ．Ｓ．）および電界効果ｏｎ／ｏｆｆ電流比（ＩON/OFF）は夫々、０．０１９６ｃｍ2／ｖｓ、１．５８Ｖ／ｄｅｃａｄｅ、および、４．７×１０2と決定される。
【００６５】
【表３】
2010219530.tif 000004
【００６６】
（試験例４）
実施例８から製造された上部接触ＯＴＦＴは、上記ＳＡＢＣＣゲート絶縁層がＯＴＦＴデバイスに対して適切なゲート絶縁薄膜であるか否かを評価するために電流−電圧試験に委ねられ、且つ、出力特性および伝達特性を表す結果は図１３および図１４に夫々示される。
【００６７】
試験結果から明らかである如く、図１３および図１４および表４に示された出力曲線からは典型的なＯＴＦＴ特性が表される。移動度、サブスレッショルド・スィング（Ｓ．Ｓ．）および電界効果ｏｎ／ｏｆｆ電流比（ＩON/OFF）は夫々、０．０８７ｃｍ2／ｖｓ、１．８Ｖ／ｄｅｃａｄｅ、および、２．３×１０2と決定される。
【００６８】
【表４】
2010219530.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、低コストで簡素であると共に、低温にて、環境に優しいプロセスを以てＯＴＦＴのゲート絶縁層を作製する方法を提供する。自己組織化ゲート絶縁層を作成する上記方法は、被覆プロセスまたは印刷プロセスを使用せずに水性溶液中でパターン化ゲート電極上にアゾール−金属錯化合物が自己形成されることを可能とする水性処理法である。この点に関し、本発明の上記方法は絶縁層の作製が簡素な手法で行われるのを可能とすると共に、此処で利用される機器は低コストであり、これは先行技術によっては実現され得ない。
【００７０】
本発明はその好適実施例に関して説明されたが、以下に権利請求される本発明の有効範囲から逸脱せずに他の多くの可能的な改変および変更が為され得ることは理解される。
【図１】
2010219530.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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